1. Науково-практичний семінар для вчителів
біології
Вакуолярна система
клітини
(“Звідки клітина знає…”)
А.Г. Безусько - доцент кафедри
біології
Національного університету
“Києво-Могилянська академія”

2. Структурно-функціональні системи клітини
1
1
2
2
3
3
4
4
Система збереження, відтворення
Система збереження, відтворення
та реалізації генетичної інформації (ядро)
та реалізації генетичної інформації (ядро)
Система проміжного обміну
Система проміжного обміну
(гіалоплазма або цитозоль)
(гіалоплазма або цитозоль)
Рецепторно-бар'єрно-транспортна система
Рецепторно-бар'єрно-транспортна система
(цитоплазматична мембрана)
(цитоплазматична мембрана)
Система синтезу, сегрегації та
Система синтезу, сегрегації та
внутрішньоклітинного транспорту полімерів
внутрішньоклітинного транспорту полімерів
(крім НК ) )––вакуолярна сист., (ЕПС, КГ, лізосоми, везикули)
(крім НК
вакуолярна сист., (ЕПС, КГ, лізосоми, везикули)
5
5
Каркасно-рухова система цитоскелету
Каркасно-рухова система цитоскелету
6
6
Система енергозабезпечення (мітохондрії)
Система енергозабезпечення (мітохондрії)
7
7
Система фотосинтезу
Система фотосинтезу
(хлоропласти уурослин)
(хлоропласти рослин)

3. Маркери органел та їх основні функції
Органела або
фракція
Маркер
Основні функції
ЕПС
глюкозо-6фосфатаза
Синтез білків, ліпідів, окислення
ксенобіотиків (цитохром Р450)
Комплекс
Гольджі
галактозилтранфераза
Сортування
білків,
глікозилювання, транспорт
Лізосома
кисла
фосфатаза
місце
локалізації
багатьох
гідролаз,
необхідних
для
розщеплення
речовин
та
органел

4. Відносні об'єми головних внутрішньоклітинних
компартментів в типовій клітині печінки
Відсоток (%)
від загального
об’єма клітини
Приблизна
кількість на одну
клітину
Цитозоль
54
1
Мітохондрії
22
1700
9
1
6
1
Ядро
6
1
Пероксисоми
1
400
Лізосоми
1
300
Ендосоми
1
200
Внутрішньоклітинний
компартмент
Цистерни гранулярного ЕПР
Цистерни гладенького
ЕПР+цистерни КГ

5. Відносна кількість мембран різних типів
у двох еукаріотичних клітинах
Тип мембрани
Відсоток (%) від загальної кількості
клітинних мембран
Печінка,
гепатоцит
Підшлункова залоза,
екзокринна клітина
Плазматична мембрана
2
5
Мембрана гранулярного ЕПР
35
60
Мембрана гладенького ЕПР
16
1
Мембрана апарата Гольджі
7
10
Мітохондрії
Зовнішня мембрана
Внутрішня мембрана
7
32
4
17
Ядро
Внутрішня мембрана
0,2
0,7
не визначено
3
Мембрана лізосом
0,4
не визначено
Мембрана пероксисом
0,4
не визначено
Мембрана ендосом
0,4
не визначено
Мембрана секреторних пухирців

6. Еволюція еукаріотичної клітини (ІІ)
Збільшення площі цитоплазматичної мембрани уупрокаріотів
Збільшення площі цитоплазматичної мембрани прокаріотів
Утворення мембранних органел ууеукаріотів
Утворення мембранних органел еукаріотів

7. Еволюційна схема
внутрішньоклітинних компартментів
1
1
Ядро і іцитозоль
Ядро цитозоль
(топологічно нерозривні, але функціонально різні)
(топологічно нерозривні, але функціонально різні)
2
2
Мітохондрії
Мітохондрії
3
3
Хлоропласти
Хлоропласти
(лише уурослин)
(лише рослин)
4
4
Пероксисоми
Пероксисоми
5
5
ЕПС, Комплекс Гольджі, ендосоми, лізосоми
ЕПС, Комплекс Гольджі, ендосоми, лізосоми

8. Шляхи транспорту білку (II)

9. Шляхи транспорту білку (I)
Цитозоль
пероксисоми
ядро
мітохондрії
пластиди
ЕПР
апарат Гольджі
лізосома
секреторні
везикули
ендосома
поверхня клітини
трансмембранний
транспорт
везикулярний
транспорт
транспорт крізь
ЯПР

10. Лауреати Нобелівської премії з фізіології
і медицини 2013 року (зліва направо:
Томас Зюдхоф, Ренді Шекман, Джеймс
Ротман).
Сайт журналу Nature
“За розкриття механізмів везикулярного
транспорту”

11. Везикулярний транспорт

12. Сигнальні пептиди
Органела
ЕПС
Сигнальний пептид
• N-кінцевий пептид складається з
20-30
гідрофобних амінокислот (сигнал
переносу білка до ЕПС);
лізин-аспарагінова кислота-глутамінлейцин (сигнал затримки білків в
ЕПС)
• 5 амінокислот: лізинЛізосома
фенілаланін-глутамінова
кислота-аргінін-гліцин

13. Сигнальні пептиди та сигнальні ділянки

14. Будова ЕПС

15. Будова ЕПР (ІІ)
мРНК
вільні полірибосоми
пул рибосомальних
субодиниць
Флуоресцентна мікрофотографія ЕПР
Флуоресцентна мікрофотографія ЕПР
мРНК
мембрана ЕПР
Обіг рибосом уупроцесі
Обіг рибосом процесі
синтезу білка на шорсткому
синтезу білка на шорсткому
ендоплазматичному ретикулумі
ендоплазматичному ретикулумі
та ввцитоплазмі
та цитоплазмі
Електронна мікрофотографія ЕПР
Електронна мікрофотографія ЕПР

16. Регуляція взаємодії рибосоми з ЕПС

17. Транспорт білку до порожнини ЕПС
та її мембрани

18. Політопний білок

19. Компоненти порожнини ЕПС
Протеїндисульфидізомераза
попереджає утворення неправильних
дисульфідних зв’язків.
Шаперони ЕПС – білки родини hsp70
hsp90, зв’язуючий білок BiP.
Кальнексин. Інтегральний білок, який
затримує білки в ЕПС.
Кальретикулін- білок, що зв’язує
кальцій

20. Дозрівання біомолекул
в ЕПС

21. Затримка білку в ЕПС
•
Затримка білку здійснюється
завдяки сигнальному пептиду, що містить
послідовність з амінокислот на
карбоксильному кінці: лізин-аспарагінглутамін-лейцин-СОО.
• Цей сигнал повернення-затримки.
•

22. Шорстка і гладенька ЕПС
• Гладенька ЕПС
забезпечує біосинтез
ліпідів.
• В спеціалізованих
м’язових клітинах може
виконувати функції депо
іонів кальцію.
• В клітинах печінки бере
участь у процесах
детоксикації; в клітинах
деяких залоз бере
участь у синтезі
стероїдних гормонів.

23. Синтез мембранних ліпідів

24. Зв'язок між ЕПР та апаратом Гольджі
ядерна мембрана
ядерна мембрана
лізосома
лізосома
плазматична мембрана
плазматична мембрана
ендосома
ендосома
ЕПР
ЕПР
ЦИТОЗОЛЬ
ЦИТОЗОЛЬ
апарат Гольджі
апарат Гольджі
секреторна вакуоль
секреторна вакуоль

25. Зв'язок між ЕПР та апаратом Гольджі та
везикулярний транспорт

26. Комплекс Гольджі

27. Комплекс Гольджі (КГ) та везикулярний
транспорт між ЕПС та КГ (I)

28. Комплекс Гольджі (КГ) та везикулярний
транспорт між ЕПС та КГ (II)

29. Біохімічні процеси в КГ
1. Глікозилювання білків і ліпідів
2. Глікозилювання та збирання
протеогліканів
3. Додавання маннозо-6-фосфату
4. Сортування для транспорту

30. Транспорт білків до
лізосом
•
Лізосомні гідролази мають унікальний
маркер – манозо-6-фосфат, який
приєднується до N-зв’язаних олігоцукрів
цих розчинних лізосомних ферментів.
Реакція відбувається у цис-компартменті
КГ. Відповідні манозофосфатні рецептори
зосереджені на мембрані і потім
концентруються у вкритих клатрином
облямованих пухирцях. Ці рецептори –
трансмембранні білки.

31. Клатрин
•
Клатринові везикули –
~0,1мкм, транспорт из КГ та ПМ.
Клатрин складається з 3
великих та 3 малих субодиниць,
що формують трискеліони, які
спонтанно формують сферу.
Адаптин поєднує клатрин з
мембраною.

32. Утворення облямованого
клатрином пухирця

33. Транспорт лізосомальних білків

34. Лізосоми
Електронні мікрофотографії лізосом та схема лізосомального циклу
Електронні мікрофотографії лізосом та схема лізосомального циклу

35. Лізосома

36. Аутофагосома

37. Дякую за увагу
© к.б.н. Безусько А.Г.
Design by &REW